GPS主要误差源及补偿方法分解
第十讲GPS误差来源及影响12分解
由卫星发射天线相位中心直接到达接收天 线相位中心
▪ 地面反射波 ▪ 星体反射波 间接波 ▪ 介质散射波
多路径误差
▪ GPS信号接收机所观测的GPS信号，是 直接波和间接波合成的合成波
▪ 多路径误差：间接波对直接波的破坏 性干涉而引起的站星距离误差
▪ 多路径误差的大小取决于间接波的强 弱和用户接收天线抗御间接波的能力
地面反射波
为影响多路径误差的主要因素 强弱取决于地面或地物的反射系数
不同地物对2GHz的微波信号的反射系数
水面
稻田
野地
森林山地
反射 损耗 反射 损耗 反射 损耗 反射 损耗 系数 （分贝） 系数 （分贝） 系数 （分贝） 系数 （分贝）
1.0
0
0.8
2
0.6 4
0.3 10
地面反射波（续）
▪ 反射信号经过的多路径长度称为“程差”，值为：
▪ 对于短基线（如小于20km）的效果尤 为明显
对流层
▪ 离地面高度40km以下的大气层，是 一种非电离大气层。温度随高度的上 升而降低
▪ 包括对流层和平流层
对流层（续）
地球大气层结构
对流层折射
▪ GPS信号通过对流层时，传播路径发生弯 曲，从而使测量距离产生偏差。
▪ 与信号的高度角有关，当在天顶方向（高 度角为90°），影响达2.3m；当在地面方 向（高度角为10° ），影响可达20m
▪ 电离层折射误差： GPS信号的传播时间乘以真空中光速得到的
距离与站星间的几何距离的偏差。
S = Ct + dion
站星之间的 信号传 真实距离 播时间
电离层改正项
dion
40.28 f2
S ' Neds
GPS外业测量的主要误差来源及其消减措施
GPS外业测量的主要误差来源及其消减措施[摘要]分析GPS外业测量的主要误差来源及其产生的影响，并在分析的基础上提出消除和减弱各项误差影响的方法和措施，为以后提高GPS外业观测精度提供一定的借鉴。
关键词：GPS外业测量误差GPS外业测量是通过地面接收设备接收卫星传送的信息来确定地面点的三维坐标，测量结果的误差主要来源于GPS卫星，卫星信号的传播和地面接收设备，按误差性质可分为系统误差和偶然误差。
而系统误差无论从误差的大小还是对定位结果的危害性来讲都比偶然误差要大的多，然而系统误差有一定的规律性，可采取一定的措施加以消除，因而是本文的主要研究对象。
下面对GPS 外业测量中常见的几种系统误差进行分析。
一．电离层折射误差1.误差产生的原因当GPS信号通过电离层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化，此时用信号的传播时间乘上真空中光速得到的距离就不等于卫星到接收机间的几何距离，这种偏差叫做电离层折射误差。
电磁波在电离层中传播时，速度与频率有关。
理论证明电离层的群折射率为：nG=1+40.28Nef-2因而群速为：VG= c/nG =c(1-40.28 Nef-2)式中: Ne为电子密度（电子数/m3）f为信号的频率（HZ）c为真空中光速进行伪距测量时，调制码就是以群速VG在电离层中传播的，若伪距测量中测得信号的传播时间为△t,那么卫星至接收机的真正距离S为：S = ====上式说明根据信号传播时间△t和光速c算得距离ρ= c△t还需加上电离层改正项d=才等于正确的距离S。
表示沿着信号传播路径s’对电子精度Ne进行积分，即电子总量，所以电离层改正的大小主要取决于电子总量和信号频率，对GPS信号来讲，这种距离改正在天顶方向最大可达50m,在接近地平方向可达150m,因此必须认真加以改正，否则会严重损害观测值的精度。
2.减弱电离层误差的方法利用同步观测值求差：用两台GPS接收机在基线的两端进行同步观测并取其观测量之差，可以减弱电离层折射的影响。
GPS测量误差来源分析与应对措施
GPS测量的误差来源分析与应对措施摘要：gps测量的误差直接影响着gps定位精度，本文按其产生的来源、性质及对gps系统的影响等进行了介绍和初步分析,提出了相应的措施以便消除或削弱它们对测量成果的影响。
关键词：gps误差；来源定位；精度；应对措施中图分类号：th161 文献标识码：a 文章编号：一、概述gps（globalpositioningsystem)是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的全球卫星定位系统。
该系统具有全球性、全天候、连续性等三维导航和定位能力,并具有良好的抗干扰性和保密性。
1．gps系统的组成gps全球卫星定位系统由空间卫星群、地面监控系统和用户使用的gps卫星接收设备三大部分组成。
2．gps的主要特点（1）全球覆盖连续导航定位:由于gps有24颗卫星,且分布合理,轨道高达20200km,所以在地球上和近地空间任何一点,均可连续同步地观测4颗以上卫星,实现全球、全天候连续导航定位。
（2）高精度三维定位:gps能连续地为各类用户提供三维位置、三维速度和精确时间信息。
gps提供的测量信息多,既可通过伪码测定伪距,又可测定载波多普勒频移、载波相位。
（3）抗干扰性能好、保密性强;gps采用数字通讯的特殊编码技术,即伪噪声码技术,因而具有良好的抗干扰性和保密性。
二、gps测量的误差来源分析gps测量的主要误差来源可分为:①与gps卫星有关的误差。
②与信号传播有关的误差。
③与接收设备有关的误差。
1．与卫星有关的误差（1）卫星星历误差由于卫星星历所给出的卫星在空间的位置与卫星的实际位置之差称卫星星历误差。
它属于一种起算数据的误差，其大小取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等，其对单点定位有严重的影响，在精密相对定位中也是一个重要的误差来源。
削弱此误差的主要措施有：①建立自己的卫星跟踪网独立定轨。
测绘技术中常见的GPS测量误差及其处理方法
测绘技术中常见的GPS测量误差及其处理方法GPS测量误差是测绘技术中常见的一个问题，它会对测量结果的准确性和可靠性产生一定的影响。
本文将从几个方面讨论GPS测量误差及其处理方法，以帮助读者更好地理解和运用GPS测量技术。
一、GPS测量误差的来源GPS测量误差主要来自以下几个方面：1. 星历误差：GPS卫星的轨道预报存在一定的误差，这会导致卫星位置的偏差。
从而引起接收器测量结果的不准确。
2. 电离层延迟：GPS信号在通过电离层时会发生传播速度变化，从而产生延迟。
这种延迟会导致测量结果的偏移。
3. 对流层延迟：GPS信号在通过对流层时也会发生传播速度变化，引起延迟。
这个延迟主要受天气条件的影响，如温度、湿度等，会导致测量误差的增大。
4. 多径效应：GPS信号在传输过程中可能会被建筑物、树林等障碍物反射，形成多个信号路径。
这些反射信号会与直达信号叠加，导致测量结果的偏差。
二、GPS测量误差的处理方法针对GPS测量误差，我们可以采取以下几种方法进行处理：1. 差分GPS测量：差分GPS测量是一种通过同时测量参考站和待测站的方式，消除大部分GPS测量误差的方法。
通过获取参考站与待测站之间的差异，可以得到相对准确的测量结果。
2. 排除异常值：在大量的GPS测量数据中，可能存在一些异常值，这些异常值可能是由于设备故障或环境因素引起的。
通过统计学方法，可以识别和排除这些异常值，提高测量数据的可靠性。
3. 数据平滑处理：由于GPS测量误差的存在，测量数据可能存在一定的波动和不稳定性。
通过对数据进行平滑处理，可以减小误差对结果的影响，得到更加平稳的测量结果。
4. 多基线处理：对于需要测量较大区域的工程，使用多个基准站进行GPS测量可以提高精度和可靠性。
通过基线向量之间的相互比较和校验，可以减小误差的累积效应。
5. 校正模型：根据GPS测量误差的特点，可以建立相应的校正模型。
通过对误差进行建模和拟合，可以对测量结果进行修正，提高准确性。
GPS定位误差的产生原因分析与减小方法
GPS定位误差的产生原因分析与减小方法引言：在现代社会，全球定位系统（Global Positioning System，GPS）已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
无论是导航、交通监控还是地理信息系统等领域都离不开GPS定位技术。
然而，随着GPS定位的广泛应用，人们也逐渐发现定位误差问题的存在。
本文将从GPS定位误差产生的原因入手，探讨解决这一问题的方法。
一、GPS定位误差的原因分析：1. GPS系统误差：GPS系统本身存在着一些系统误差，例如卫星钟差、伪距观测误差、大气延迟等。
这些误差会直接影响到GPS定位的准确性。
2. 空间几何因素：GPS定位需要至少4颗卫星进行定位计算，卫星的位置和空间几何分布对定位精度有着重要影响。
当卫星分布不均匀或存在遮挡物时，会导致定位误差增大。
3. 电离层和大气影响：电离层和大气中的湿度、温度等因素都会对GPS信号产生影响，导致信号传播延迟或折射，从而引起定位误差。
4. 载波相位等伪距测量误差：GPS定位是通过测量卫星发射的信号和接收器接收的信号之间的时间差来计算位置的。
然而，由于载波相位的波长较短，测量精度更高，但受到多普勒效应的影响，会产生伪距测量误差。
二、减小GPS定位误差的方法：1. 多路径效应抑制：多路径效应是指GPS信号在传播过程中发生反射、散射等现象，致使接收器接收到多个信号，在信号合成过程中引入误差。
为了减小多路径效应，可以利用天线设计和信号处理技术，选择适合的接收天线和增加抗多路径干扰的算法。
2. 差分定位：差分定位是通过引入一个参考站与基准站的距离进行辅助定位，利用参考站的精确位置和信号传播速度信息来对GPS定位结果进行修正。
差分定位可以大幅度减小系统误差和信号传播误差的影响，提高定位精度。
3. 增加卫星数量和分布：通过增加卫星数量和改善卫星的空间分布，可以提高GPS定位的可见卫星数目和几何配置，从而减小定位误差。
可以使用卫星信噪比、可视卫星数等指标来优选卫星，并避开存在遮挡物的区域。
卫星导航系统的误差分析及其纠正方法
卫星导航系统的误差分析及其纠正方法卫星导航系统是现代化的导航方式之一，已成为人们旅行、航空、海洋、地质勘探等领域中必不可少的工具之一。
但是，由于各种外在因素的影响，卫星导航系统的精度不可避免地会受到误差的干扰，从而影响到实际使用效果。
因此，本文将针对卫星导航系统的误差分析及其纠正方法进行探讨。
误差来源卫星导航系统的误差来源主要有以下几种：1.天气因素：天气条件的变化，如雷暴、降雨等，会对信号传输造成干扰，导致误差出现。
2.电离层：电离层会对信号产生折射、延迟等影响，从而影响卫星导航系统的精度。
3.卫星轨道误差：卫星轨道的非理想性和不稳定性会使得卫星发射的信号的时间和位置出现误差。
4.接收机性能问题：接收机的性能问题也会影响卫星导航系统的精度。
接收机信噪比的大小，接收机灵敏度等问题都可能产生误差。
误差分析为了消除误差对卫星导航系统的影响，需要对误差进行分析。
对于卫星导航系统而言，误差分析主要分为两个方面：一是对误差进行分析，二是根据误差分析结果采取相应的纠正措施。
误差分析的第一步就是对误差进行排查。
根据误差来源的不同，采用不同的方法进行分析。
对于电离层误差，可以利用多路径组合技术进行处理。
对于卫星轨道误差，可以利用多源数据融合方法进行处理。
对于接收机性能问题，可以采用时差差分技术或载波相位差分技术进行处理。
误差纠正误差纠正方法可以大致分为两类。
一类是通过信息处理技术对误差进行纠正，例如利用多路径组合技术降低电离层误差、利用多源数据融合方法降低卫星轨道误差等。
另一类是通过通信技术对误差进行纠正，例如利用差分定位技术对接收机性能问题进行纠正。
差分定位技术是最为常见的一种误差纠正技术。
它可以通过在同一时刻同时接收多个卫星信号，然后将它们之间的差异作为误差的补偿，从而提高卫星导航系统的定位精度。
差分定位技术的准确性取决于差分基线的长度和稳定性。
如果差分基线长度较短，误差的补偿也相对较小。
但如果差分基线长度过长，则信号会受到多路径影响，从而导致误差更大。
GPS测量技术的误差源与解决方法
GPS测量技术的误差源与解决方法GPS（Global Positioning System）是一种广泛使用的定位技术，它通过接收来自卫星的信号来确定接收器的位置，精度一般在数米到几十米之间。
然而，在实际应用中，GPS测量技术可能会受到各种误差源的影响，进而导致测量结果的不准确。
本文将探讨GPS测量技术的误差源及其解决方法。
1. 天线高度误差天线高度误差是指GPS接收器与测量点之间的天线高度差引起的误差。
由于不同测量点处的天线高度不同，接收到的信号路径长度也会不同，因此会对测量结果产生误差。
为了解决这一问题，可以采用高精度的GPS天线来减小高度误差。
同时，在测量中应尽量保持一致的天线高度。
2. 对流层延迟误差对流层延迟误差是指GPS信号在穿过大气层时受到的影响而引起的误差。
大气层中的水汽和其他气体会导致信号传输速度的变化，从而影响到测量结果的准确性。
为了解决这一问题，可以使用双频GPS接收器来消除对流层延迟误差。
双频GPS接收器可以通过同时接收L1和L2频段的信号来消除大气延迟误差。
3. 多路径效应误差多路径效应误差是指GPS信号在传播过程中被建筑物、地形等障碍物反射或绕射而产生的误差。
反射的信号会使接收器接收到多个信号源，从而影响到测量结果的准确性。
为了解决这一问题，可以采用反射板或天线罩等物理隔离措施来减少反射信号的影响。
此外，选择合适的测量时机和测量点位置也能够减少多路径效应误差。
4. 卫星几何误差卫星几何误差是指由于卫星位置相对于接收器的位置不理想而引起的误差。
当卫星位置与接收器位置接近于共面时，几何误差将会增加，导致测量结果的不准确。
为了解决这一问题，可以采用多频度观测和动态定位技术。
多频度观测可以提供更多的卫星数据，从而提高定位精度；而动态定位技术可以根据卫星位置的变化来进行误差补偿。
5. 卫星钟差误差卫星钟差误差是指由于卫星钟的不准确而引起的误差。
卫星钟的不准确将会导致测距误差的累积，进而影响到测量结果的精度。
GPS差分定位原理与解算方法介绍
GPS差分定位原理与解算方法介绍导语：全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
它的差分定位原理和解算方法是GPS定位精度提高的重要手段。
本文将从基本原理、差分定位方法和解算流程三个方面进行介绍，希望能带给读者更深入的了解。
一、GPS差分定位的基本原理GPS差分定位技术主要通过消除卫星信号传输过程中的时间延迟和误差，提高定位的精度。
其基本原理如下：1.1 卫星信号传输的时间延迟在GPS定位过程中，卫星信号需要经过大气层的传输。
然而，大气层中存在电离层和对流层等不均匀介质，会导致信号的传输速度和路径发生变化，从而引起时间延迟。
这种时间延迟是影响GPS定位精度的主要因素之一。
1.2 接收机和卫星钟差接收机和卫星钟差也会对GPS定位的精度产生影响。
接收机钟差是指接收机内部时钟的不准确性，而卫星钟差是指卫星内部时钟的不准确性。
误差累积后，会使GPS定位出现较大的误差。
二、GPS差分定位的方法GPS差分定位的方法有静态差分定位和动态差分定位两种。
2.1 静态差分定位静态差分定位主要适用于定位场景相对固定的情况，如建筑物测量和基础设施监测等。
它的工作原理是通过一个称为参考站（Reference Station）的固定GPS接收机对已知位置进行定位，并计算多普勒、钟差和大气层延迟等误差参数。
然后，通过无线通信将这些参数传输给移动接收机，移动接收机利用这些参数进行定位。
2.2 动态差分定位相对于静态差分定位，动态差分定位更适用于移动环境中的定位，如汽车导航和船舶定位等。
动态差分定位的关键是实时计算接收机位置的误差参数，并将其发送给移动接收机进行定位。
通常，这种方法需要两个或更多的接收机组成一个虚拟基线，并使用这些接收机之间的数据进行定位。
三、GPS差分定位的解算流程GPS差分定位的解算流程包括差分基准站的建立、测量数据的采集和处理。
3.1 差分基准站的建立差分基准站是差分定位的核心组成部分，它记录了精确的位置和时间信息，并对卫星信号进行实时观测和处理。
GPS测量中坐标纠正与误差分析
GPS测量中坐标纠正与误差分析GPS（Global Positioning System，全球定位系统）已经成为现代测量领域中不可或缺的工具。
通过接收卫星发射的信号，GPS可以准确测量出地球上某一点的经纬度坐标。
然而，在实际应用中，由于多种因素的影响，GPS测量的坐标可能存在一定的误差。
因此，对GPS测量中的坐标进行纠正与误差分析，对于提高测量精度和可靠性至关重要。
首先，我们需要了解GPS测量中可能存在的误差来源。
一般来说，GPS测量误差主要包括：卫星钟差、电离层延迟、大气延迟、多径效应、接收机钟差、观测数据产生与处理中的误差等。
卫星钟差指的是卫星发射信号的时间与卫星自身的时间存在一定的偏差，导致测量结果不准确。
电离层延迟是由于卫星信号在经过大气电离层时受到电离层的影响，造成信号传播速度变化，从而引起测量误差。
大气延迟是由于信号经过大气层时受到大气密度变化的影响，导致测量结果出现偏移。
多径效应指的是卫星信号在传播过程中，除了直接到达接收机外，还存在与地面或建筑物反射后到达接收机的信号，这些多路径信号会导致测量结果产生误差。
接收机钟差是指接收机内部时钟与GPS系统时间存在一定的差异，也会影响到测量结果的精度。
针对以上误差来源，我们可以采取一系列纠正措施来提高GPS测量的准确性。
首先，卫星钟差可以通过测量多颗卫星的信号并进行差分处理来纠正。
差分GPS技术能够消除卫星钟差对测量结果的影响，提高测量的准确性。
其次，电离层延迟和大气延迟可以通过接收机和卫星信号之间的差分处理来消除。
接收机将两颗卫星的信号之间的差异作为电离层和大气延迟的参考，从而进行纠正。
此外，采用多路径抑制技术可以降低多径效应对测量结果的影响。
这种技术包括选择合适的接收机和天线，减少信号的反射和干扰。
最后，接收机钟差可以通过接收机内部的校正机制进行补偿。
除了进行误差纠正，我们还需要进行误差分析，了解测量结果的可信程度和误差范围。
误差分析是通过对测量数据进行统计分析，得出误差的概率分布和置信区间。
第6章GPS测量的误差来源及减弱措施
误差影响定位精度10-30 m接收机天线相位中心的偏移和变化消除或消弱各种误差影响的方法①•模型改正法–原理：利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修正–适用情况：对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能建立理论或经验公式–所针对的误差源•相对论效应•电离层延迟•对流层延迟•卫星钟差–限制：有些误差难以模型化改正后的观测值=原始观测值+模型改正•求差法–原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响–适用情况：误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。
–所针对的误差源•电离层延迟•对流层延迟•卫星轨道误差•…–限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱消除或消弱各种误差影响的方法②消除或消弱各种误差影响的方法③•参数法–原理：采用参数估计的方法，将系统性偏差求定出来–适用情况：几乎适用于任何的情况–限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计消除或消弱各种误差影响的方法④•回避法–原理：选择合适的观测地点，避开易产生误差的环境；采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消除或减弱误差的影响–适用情况：对误差产生的条件及原因有所了解；具有特殊的设备。
–所针对的误差源•电磁波干扰•多路径效应–限制：无法完全避免误差的影响，具有一定的盲目性6.1 GPS测量误差分类及对距离测量的影响与信号传播有关的误差与卫星有关的误差与接收机有关的误差其它误差•对流层折射•电离层折射•多路径效应•星历误差•卫星钟差•相对论效应•接收机钟差•位置误差•天线相位中心的偏差及变化•各通道间的信号延迟误差•地球潮汐1.5-15m1.5-15m1.5-5m1. m6.2 与信号传播有关的误差电离层折射对流层折射多路径误差电离层中的气体分子由于大气折射效应）利用电离层改正)(2cos P T t P-π∑3ϕαDC =5ns T P =14hαn 和βn ：由导航tropion N δρδρλ++- 6.2.2对流层折射▪离地面高度40km 以下的大气层，是一种非电离大气层。
GPS系统的误差来源分析
GPS系统的误差来源分析【摘要】本文主要对GPS系统的误差来源进行了分析。
在分别探讨了卫星时钟误差、星历误差、大气延迟误差、多路径效应以及接收机硬件误差对GPS系统精度的影响。
卫星时钟误差是由于卫星钟的不准确性导致的误差，星历误差则是由于卫星轨道预报的不准确性引起的误差。
大气延迟误差是由于信号穿过大气层时的折射和延迟引起的，而多路径效应则是由于信号被地面或建筑物反射导致的误差。
接收机硬件误差是由于接收机的设计和制造不准确而引起的误差。
通过对这些误差来源的分析，可以更好地理解GPS系统的精度问题，并为提高定位精度提供参考。
【关键词】GPS系统、误差来源、卫星时钟、星历、大气延迟、多路径效应、接收机硬件、分析、结论。
1. 引言1.1 GPS系统的误差来源分析全球定位系统（GPS）是一种通过利用地球上的一系列卫星来确定任意位置的技术。
在实际使用中，GPS系统存在着一些误差，这些误差会影响到GPS定位的准确性和可靠性。
对GPS系统的误差来源进行分析是至关重要的。
GPS系统的误差来源可以分为多个方面，包括卫星时钟误差、星历误差、大气延迟误差、多路径效应和接收机硬件误差。
这些误差来源会在不同程度上影响GPS系统的定位准确性，因此必须对它们进行深入的分析和研究。
在本文中，我们将重点分析以上几个误差来源，并探讨它们对GPS定位的影响以及可能的解决方法。
通过深入了解这些误差来源，我们可以有效地提高GPS系统的定位准确性，为用户提供更加可靠和精准的定位服务。
2. 正文2.1 卫星时钟误差卫星时钟误差是GPS系统中的一个重要误差来源。
GPS卫星通过其精确的原子钟来发送定时信号，接收器通过接收这些信号来计算距离。
即使是最精密的原子钟也会存在一定的误差。
这些误差主要由以下几个方面引起：1. 钟漂移：即时钟的固有不稳定性，导致钟频率随时间变化。
这种误差一般通过卫星上载数据进行修正。
3. 钟串扰：不同卫星之间的时钟可能存在相互影响，导致误差传递。
第5章-GPS测量的误差来源分解幻灯片课件
第五章 GPS测量的误差来源
dre l 2 cXi•X i (5.1.4)
式中，Xi 和dot(X i )分别表示卫星的位置向量和速度向量。 对于单点定位，卫星轨道非圆形的影响项必须按模型（5.1.3）
或（5.1.4）进行改正。在采用差分观测值的相对定位中，该项的 影响较小，但对精密定位仍不可忽视。
第五章 GPS测量的误差来源
在相对定位中随着基线长度的增加，卫星星历误差将成为影 响定位精度的主要因素。因此，卫星的星历误差是当前利用GPS 定位的重要误差来源之一。
削弱星历误差的途径：
在GPS测量中，根据不同的要求，处理卫星星历误差的方法原 则上有四种：
◆建立独立的跟踪网：建立GPS卫星跟踪网，进行独立定轨。 这不仅可以使我国的用户在非常时期内不受美国政府有意降低调制 在C/A码上的卫星星历精度的影响，且使提供的精密星历精度可达 到10-7。这将对提高精密定位的精度起到显著作用；也可为实时定 位提供预报星历。
5.1.3 相对论效应
相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的状态（运动速度 和重力位）不同而引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现 象。一台在惯性坐标系中频率为f 的钟，安置在GPS卫星上后，根据 狭义相对论的观点将产生df1= -0.835×10-10f 的频率偏差，根据广 义相对论的观点，又将产生df2= 5.284×10-10f 的引力频移，则总的 相对论效应影响为df= df1+ df2= 4.449×10-10f。
对流层延迟由干气延迟和湿气延迟两部分组成。干气延迟占总 延迟的80%～90%，比较有规律，在天顶方向可以1%的精度估计； 但湿气延迟很复杂，影响因素较多，目前只能以10%～20%的精度估 算。对流层延迟常用天顶方向的干、湿延迟分量及相应的映射函数 来表示：
GPS误差分析与纠正方法简介
GPS误差分析与纠正方法简介GPS（全球定位系统）是一种广泛应用于导航、定位和测量领域的技术。
它通过接收来自卫星的信号来计算接收器的位置和时间信息。
然而，由于各种原因，GPS测量可能会引入误差，导致定位精度下降。
本文将对GPS误差进行分析，并介绍一些常用的纠正方法。
1. GPS误差分析GPS误差主要分为系统误差和随机误差两种类型。
系统误差是由于各种因素引起的定位偏差。
其中一个主要原因是信号在大气中传播时受到大气折射的影响。
大气折射会导致信号的传播速度和方向发生变化，从而引起定位误差。
此外，也有其他因素如卫星轨道误差、钟差误差等也会对GPS 测量结果产生明显影响。
随机误差是不可预测的，由于各种因素的随机变化引起的。
例如，接收器的多路径效应是指信号在传播途径中受到反射、散射等影响，从而导致信号的多个版本到达接收器，引起接收信号的混叠。
此外，天线相位中心的不确定性、接收器的噪声等也是随机误差的来源。
2. GPS误差纠正方法为了提高GPS定位的精度，我们可以采取多种方法对误差进行纠正。
以下是几种常用的GPS误差纠正方法：2.1. 差分GPS差分GPS是利用两个或多个GPS接收器同时接收卫星信号，并通过比较它们之间的距离差异来纠正误差。
这种方法的原理是假设两个接收器到达卫星的距离误差是相同的。
通过测量两个接收器之间的距离差异，可以获得一个误差修正值，从而提高定位的准确性。
2.2. RTK（Real-Time Kinematic）RTK是一种高精度GPS定位技术，它通过在接收器上加装一个移动信标，实时测量信标到接收器之间的距离，从而实现对误差的纠正。
RTK技术可以达到亚米级甚至厘米级的精度，适用于需要高精度定位的应用领域，如土地测量、地质勘探等。
2.3. PPP（Precise Point Positioning）PPP是一种基于精密计算的GPS定位方法，它使用在接收器上安装的精密钟来测量卫星信号的到达时间，并结合精密的轨道和钟差校正模型对误差进行纠正。
GPS测量的误差来源及其影响解析
GPS测量的误差来源及其影响解析
一、卫星定位误差
GPS定位的过程中，对接收机所收到信号的加法处理，由于卫星定位
时发射的信号存在本底误差，会影响定位精度，造成定位误差，其中最重
要的定位误差就是卫星定位误差。
卫星定位误差是由多个因素引起的，包括：卫星定位信号的传播误差，卫星定位信号的发射误差及地球的曲率误
差等。
1、传播误差：由于GPS定位中，接收机所收到的卫星定位信号有几
百米甚至几千米的传播距离，当GPS接收机所接收的信号在传播中会受到
传播环境的影响，如地表反射、地物影响、空气散射等，都会造成信号发
生一定的相位变化，这些变化就会造成卫星定位误差。
2、发射误差：GPS定位中，卫星发射的信号是有一定误差的，这是
由于卫星本身传输的信号带有一定的误差，在传输过程中会有一定的折射、散射误差，这些误差会严重影响GPS定位的精度。
3、地球曲率误差：GPS定位中，由于地球表面不是完全平面，多数
地方都存在着不同程度的曲率，这些曲率会影响卫星发出的信号在传播过
程中的传播速度，从而会产生一定的偏移，从而影响GPS定位的精度。
二、接收机定位误差
接收机定位误差指的是在GPS定位过程中。
第四章-GPS测量误差分析
4.4 与接收机有关的误差
• 观测误差，包括分辨率误差和安置误差；
• 接收机钟差
• 当做未知数参与平差；
• 同步观测量求差；
• 外接频标。
• 天线相位中心位置误差
实际天线的相位中心位置随信号输入强度和方向不同会发生变化，使其偏离几何中心。
同一种接收机，按相同的方向安置可以减弱其影响。
处理：忽略轨道误差、同步观测值求差、采用轨道改进法
• 卫星钟误差
来源：频率误差、频率漂移、随机误差
影响：偏差总量少于1ms，等效距离约为300KM。
处理：钟差改正法、观测量差分法
• 相对论效应
狭义相对论效应使卫星钟变慢，广义相对论效应使卫星钟变快，两者总影响使卫星钟比
地面钟快4.449 × 10−10 ∙ 0
• 载波相位测量中的整周模糊度误差
• 接收机软件、硬件造成的误差
4.5 与动态差分定位有关的误差
• 4.5.1 单基准站GPS-RTK误差
• 与基准站有关的误差
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基准站已知坐标误差
基准站位置选择的影响
基准站载波修改值误差
基准站载波相位误差
• 与无线数据链有关的误差
• 差分信号调制调解误差
• 外界环境干扰影响
第四章 GPS测量误差分析
本章章节
• 4.1 GPS测量误差的来源及分类
• 4.2 与GPS卫星有关的误差
• 4.3 与卫星信号传播有关的误差
• 4.4 与接收机有关的误差
• 4.5 与动态差分定位有关的误差
4.1 GPS测量误差的来源及分类
• 主要误差来源
• （1）与GPS卫星有关的误差
GPS主要误差源及补偿方法讲解
GPS主要误差源及补偿方法学院：电子信息工专业年级：自动130姓名：熊宇学号1321205时间20101小组：熊峰、熊宇豪、张GP主要误差源及补偿方GP测量误差按其生产源可大部分：与卫星有关的误差，包括卫星时钟误差卫星星历误差和相对论效应误差；与信号传播有关的误差，包括电离层折射误差对流层折射误差和多路径效应误差；与接收机有关的误差，主要包括接收机时钟差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差关键词GP，误差源GP观测中的误差分1与卫星有关的误差：卫星时钟误差、卫星星历误差、相对论效应误差2与信号传播有关的误差：电离层折射误差、对流层折射误差、多路效应误差3与接收机有关的误差：接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机线相位中心位置误差另外在进行高精GP测量定位进行地球动力学等方面的研，通常还该考虑与地球整体运动有关的误差，如地球自转和地球潮汐的影响等。
按误差的质进行区分，上述各种误差有的属于系统误差、有的属于偶然误差。
例如，卫星历误差、卫星时钟误差、接收机时钟误差和大气折射误差等都属于系统误差，而路径效应误差等是属于偶然误差。
其中系统误差比偶然误差无论是从误差本身的小或是其对测量定位结果影响程度来讲都要大得多，所以说系统误差应该是进GP测量定位时的主要误差源1．2、消除或消弱上述误差影响的基本方法和措施1．建立误差改正模型对观测值进行改正,误差改正模型通常有理论模型、经验模型和综合模型。
理论模型是通过对误差产生的原因、性质及其对测量定位影响的规律进行研究和分析，并从理论上进行严格的推导而建立起来的误差改正模型。
经验模型则是通过对大量的观测数据进行统计分析和研究，并经过拟合而建立起来的误差改正模型。
而综合模型则是综合以上两种方法建立起来的误差改正模型。
2．选择较好的硬件和良好的观测条件,在GPS测量定位中，有的误差是无法利用误差改正模型进行改正的。
例如，多路径效应误差的影响是比较复杂的，这与观测站周围的环境有很大的关系。
GPS测量的误差来源及其消除方法
GPS测量的误差来源及其消除方法GPS（Global Positioning System）是一种全球定位技术，通过接收卫星信号来确定地理位置的方法。
然而，在实际应用中，我们经常会遇到GPS测量的误差。
这些误差来自于不同的因素，包括大气层延迟、多径效应、钟差等。
为了提高GPS测量的准确性，我们可以采取一些方法来消除这些误差。
首先，我们来看看大气层延迟。
大气层延迟是由于GPS信号在穿越大气层时，受到大气分子的散射和折射影响而产生的延迟。
这种延迟会导致测量结果有一定误差。
为了消除大气层延迟的影响，科学家们发展出了一种称为差分GPS的方法。
差分GPS通过同时观测一个已知位置的基准站和待测站点的GPS信号，利用两者之间的差异来消除大气层延迟的影响。
这种方法可以有效提高GPS测量的准确性。
除了大气层延迟，多径效应也是导致GPS测量误差的重要因素之一。
多径效应是指GPS信号在传播过程中，经过物体的反射导致多个信号到达接收器，使接收器无法准确确定信号的传播路径。
为了克服多径效应，信号处理技术被广泛应用于GPS测量中。
这些技术包括滤波算法、波束形成和合成孔径雷达等。
通过这些技术的应用，可以有效地减小多径效应对GPS测量的影响，提高定位的准确性。
此外，钟差也是导致GPS测量误差的一个重要因素。
GPS系统中的卫星钟的时间并非完全精确，存在着一定的误差。
这种误差会导致卫星信号的传播时间不准确，进而影响到GPS测量的准确性。
为了消除钟差的影响，常用的方法是使用差分测量技术。
差分测量技术通过同时测量一个已知位置的基准站和待测站点的GPS信号，并对两者的测量结果进行差分处理，从而消除钟差的影响。
除了上述方法，还有其他一些方法可以用来消除GPS测量的误差。
例如，通过增加观测站点的数量来提高测量的准确性。
多个观测站点可以提供更多的测量数据，从而减小误差的影响。
此外，改进GPS接收器的硬件和软件也可以有效提高测量的准确性。
改进后的接收器可以提供更准确的测量结果，并且具有更强的抗干扰能力。
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GPS主要误差源及补偿方法学院：电子信息工程专业年级：自动化1306姓名：熊宇豪学号：13212054时间：2016年04月11日小组：熊峰、熊宇豪、张丹GPS主要误差源及补偿方法摘要GPS测量误差按其生产源可分3大部分：与卫星有关的误差，包括卫星时钟误差、卫星星历误差和相对论效应误差；与信号传播有关的误差，包括电离层折射误差、对流层折射误差和多路径效应误差；与接收机有关的误差，主要包括接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差。
关键词：GPS，误差源。
一、GPS观测中的误差分类1)与卫星有关的误差：卫星时钟误差、卫星星历误差、相对论效应误差；2)与信号传播有关的误差：电离层折射误差、对流层折射误差、多路径效应误差；3)与接收机有关的误差：接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差。
另外在进行高精度GPS测量定位时(进行地球动力学等方面的研究)，通常还应该考虑与地球整体运动有关的误差，如地球自转和地球潮汐的影响等。
按误差的性质进行区分，上述各种误差有的属于系统误差、有的属于偶然误差。
例如，卫星星历误差、卫星时钟误差、接收机时钟误差和大气折射误差等都属于系统误差，而多路径效应误差等是属于偶然误差。
其中系统误差比偶然误差无论是从误差本身的大小或是其对测量定位结果影响程度来讲都要大得多，所以说系统误差应该是进行GPS 测量定位时的主要误差源。
二、消除或消弱上述误差影响的基本方法和措施1．建立误差改正模型对观测值进行改正,误差改正模型通常有理论模型、经验模型和综合模型。
理论模型是通过对误差产生的原因、性质及其对测量定位影响的规律进行研究和分析，并从理论上进行严格的推导而建立起来的误差改正模型。
经验模型则是通过对大量的观测数据进行统计分析和研究，并经过拟合而建立起来的误差改正模型。
而综合模型则是综合以上两种方法建立起来的误差改正模型。
2．选择较好的硬件和良好的观测条件,在GPS测量定位中，有的误差是无法利用误差改正模型进行改正的。
例如，多路径效应误差的影响是比较复杂的，这与观测站周围的环境有很大的关系。
要削弱多路径效应误差的影响，一是选择功能完善的接收机天线；二是在选择GPS点位时远离信号源和反射物。
3．利用同步观测的方法，并对相应的同步观测值求差分,研究和分析误差对观测值或平差结果的影响情况，制定合理的观测方案和采取有效的数据处理方法。
通过对相应的观测值求差分来消除或削弱一些误差的影响。
4．引入相应的参数,在GPS测量定位中。
将某些参数设为未知参数，而将卫星提供的参数值作为未知参数的初始值。
在数据处理中与其他未知参数一起进行解算，从而达到削弱误差的影响，提高测量定位结果精度的目的。
三、各种误差对导航和测量定位的影响以及消除措施3.1与卫星有关的误差与卫星有关的误差包括卫星时钟误差、卫星星历误差和相对论效应误差。
3.1.1卫星时钟误差1.卫星时钟误差通常是指卫星时钟的时间读数与GPS标准时间之间的偏差。
虽然在每颗GPS 卫星上都装备有原子钟(铯原子钟和铷原子钟)，但是随着时间的积累，这些原子钟与GPS标准时间也会有难以避免的偏差和漂移。
通常卫星时钟的偏差总量约在1ms以内(该项误差通常也称为物理同步误差)，由此产生的等效距离误差可达300km左右。
对于卫星时钟的这种偏差，GPS系统是利用地面监控系统对卫星时钟运行状态进行连续的监测而精确确定的，并以二阶多项式的形式予以表示，,a0为t0时刻卫星的钟差、a1为t0时刻钟速，a2为钟速的变化率，这些参数是由地面监控系统的主控站测定，并通过卫星的导航电文提供给用户使用。
计算卫星时钟读数的改正数并加以改正，改正后通常能保证卫星时钟与GPS标准时间的同步误差在20ns以内(该项误差通常也称为数学同步误差)，由此产生的等效距离误差不会超过6m。
要想进一步削弱卫星时钟残差对测量定位的影响，可以在不同的观测站上对同一颗卫星进行同步观测，并将相应的同步观测值进行求差分处理。
2.在GPS测量中一般可采用下列方法解决钟误差：(])忽略卫星钟的数学同步误差在导航和低精度单点定位中，由于测码伪距观测值的精度本来就较低，对卫星导航定位结果的精度要求也不高，因而在进行数据处理时通常就不顾及卫星钟的数学同步误差，根据卫星导航电义中给出的钟参数，用(3—2)式求得△t值，把它当成是卫星钟的钟差。
在这种情况下观测方程中只含4个未知参数：观测瞬间用户的三维坐标及接收机钟的钟差。
(2)利用测码伪距单点定位法来确定接收机钟的钟差利用测距码来测定从卫星至接收机的距离，根据卫星导航电文中给出的参数来确定观测瞬间卫星在空间的位置以及卫星钟的钟差，据此即可用单点定位法解得观测瞬间接收机钟的钟差，精度估计可达0．1-0．2ps。
利用上述方法确定的接收机钟差在计算卫星在空间的精确位置及各种改正数时被广泛使用。
(3)通过其他渠道获取精确的卫星钟差值在某些应用中，例如利用载波相位观测值进行精密单点定位(PPP—Preci，。
PointPos山。
·nmg)时，观测值的精度很高，对定位结果的精度要求也很高，自然对卫星钟差也会提出很高的要求。
(4)通过观测值相减来消除公共的钟差项利用载波相位观测值进行相对定位时，观测值和定位结果的精度都很高。
3.1.2卫星星历误差1.卫星星历误差(卫星的轨道误差)是指由卫星星历计算得到的卫星空间位置与卫星在空间的实际位置之差。
要估计和处理卫星星历误差一般是比较困难的，主要原因在于，卫星在运行过程中要受到多种摄动力的复杂影响，利用地面监控系统对卫星进行监测，难以可靠地、准确地测定这些作用力，且无法掌握它们的作用规律，所以在星历预报时会产生较大的误差。
在一个观测时段内卫星星历误差具有系统误差的特性，应该属于起算数据误差。
2.GPS卫星的广播星历和精密星历精密星历全球定位系统是美国国防部研制、组建、管理的一个卫星导航定位系统。
系统的导航定位精度(含相应的广播星历精度)是根据军方用户的需要来确定的，并非以追求最高的精度为目的。
精密星历则是为满足大地测量、地球动力学研究等精密应用领域的需要而研制、生产的一种高精度的事后星历(目前IGS也开始提供精密预报星历，以满足高精度实时定位用户的需要)：目前的GPS精密星历主要有两种：由美国国防制图局(DMA)生产的精密星历以及由国际GPS服务(1GS)生产的精密星历：前者的星历精度约为2m；后者的星历精度则优于5m。
(1)卫星星历误差对单点绝对定位的影响，在观测站上利用接收机接收GPS卫星信号获得伪距观测值，并根据卫星星历提供的卫星位置坐标进行单点绝对定位，卫星的位置误差，对观测站位置坐标和接收机时钟的影响取决于卫星的位置误差的大小，而具体的配赋方式则与卫星至观测站的几何图形有关。
卫星星历误差对观测站位置坐标的影响通常可达数米、数十米，有时甚至可达百米左右。
(2)卫星星历误差对相对定位的影响。
利用相邻两个观测站受卫星星历误差影响的相关性，将相应的观测量求差分可以有效地消除卫星星历误差影响的共同部分，从而获得高精度的相对坐标，达到削弱卫星星历误差影响。
2.削弱卫星星历误差影响的方法和措施：（1）采用精密星历，在高精度的应用领域中，可使用精密星历。
（2）采用相对定位模式，对于进行长距离、高精度GPS测量定位，应该使用高精度的精密星历。
一方面可以向有偿提供精密星历的部门预订，另一方面可以建立GPS卫星跟踪网，进行独立定轨，自己提供高精度的精密星历，满足精密GPS测量定位的要求。
这样不仅可以摆脱在非常时期受美国政府有意降低卫星广播星历精度的影响，而且还可以向实时动态测量定位的用户提供无人干扰的预报星历。
3、相对论效应，相对论效应误差是指由于卫星上的时钟和地球上的时钟所处的状态(主要是指运动速度和重力位)不同而引起的卫星时钟与地球上时钟产生相对钟误差的现象。
由于相对论效应误差取决于卫星时钟所处的状态——卫星的状态，而且相对论效应误差是以卫星时钟误差的形式出现的，所以将相对论效应误差归入与卫星有关的误差。
该误差对测距码伪距观测值和载波相位测量观测值的影响是相同的。
将各数值代入(4-8)式中，可得△f2=5．284X10fo.这表明：由于广义相对论效应的影响，卫星上的时钟比地球上的同类时钟走得快。
3．相对论效应影响的处理，从以上具体数值可以看出：就GPS卫星而言，广义相对论效应的影响比狭义相对论效应的影响要大得多，而且它们的符号相反。
事实上卫星上的时钟是同时受到广义相对论效应和狭义相对论效应的共同影响，所以总的相对论效应的影响应该为卫星上的频率比在地球表面上时要增加4．449X10-10fo。
所以要解决相对论效应的影响，最简单的方法即是在制造GPS卫星时钟时应该先将其频率降低4．449×10-10fo。
因为GPS卫星上时钟的标准频率应该为10．23MHz，那么GPS卫星的时钟在厂家生产时应该把频率调为10．23MHz×(1—4．449×10-10)=10．22999999545MHz这样，当该时钟随GPS卫星进入轨道运行并受到相对论效应影响后，其频率正好变为标准频率10．23MHz。
在此应该说明，实际上由于GPS卫星的运行轨道是一个椭圆，因此卫星离地心的距离r以及卫星在惯性坐标系中运动的速度K均是随时间变化的，是时间的函数。
于是可以将相对论效应误差看成是卫星轨道为圆时的相对论效应和卫星的非严格圆轨道引起的一个微小的附加偏差项的总和。
在实际应用GPS定位时，采用预先将卫星时钟频率降低4．449×10一‰的方法来克服圆轨道时相对论效应的影响；对于非严格圆轨道引起的一个微小的附加偏差，由计算式加以改正。
所以经上面方法改正后仍然存在残差，残差最大值可达70ns，其对卫星时钟钟速的影响可达0．01ns／s，这一项误差在进行高精度GPS测量定位中应该予以考虑。
3.2与信号传播有关的误差与信号传播有关的误差包括电离层折射误差、对流层折射误差和多路径效应误差。
3．2.1电离层延迟1.电离层延迟的基本概念: 由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应，使得GPS信号的传播速度发生变化，这种变化称为电离层延迟。
2.电子密度和总电子含量，求电离层延迟改正的关键在于求电子密度Ne, 影响电子密度的因素：1)．电子密度和高度间的关系：电子密度Ne将随着高度的变化而变化。
这是因为一方面大气密度将随着高度的增加而减小。
另一方面随着高度的降低，太阳光中的紫外线、X射线和高能粒子的辐射通量也将在传播过程中不断被大气吸收而变得越来越弱。
在这两种相反因素的作用下，电子密度一般在高度为300—400km间取最大值。
2)．总电子含量及其与地方时之间的关系：在讨论电离层延迟时常引人总电子含量TEC这一概念：TEC：IsNedp总电子含量即为沿着信号传播路径对电子密度进行积分所获得的结果，也即为底面积为一个单位面积时沿着信号传播路径的贯穿整个电离层的一个柱体内所含的总电子数，通常以电子数／m2或电子数／cm为单位。